一、引言
9 v8 y Q! Z+ \& y& L; h0 @, A随着RTK的普及和水上导航测量软件的成熟，一种新型的水上测量方式---无验潮水下地形测量应运而生，因其具备全天候、精度高、作用距离远、效率高的特点，与传统的测量方式相比有着巨大的优势，极大地提高了工作效率，被广泛的应用于各种工程测量之中，本文结合实践经验，介绍无验潮水下地形测量方法及应用。
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. @8 Q i$ w7 N; s' j9 K' ~二、测深仪的原理/ n q8 }- F L0 S
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& U2 F! F, P8 u. h利用超声波穿透介质并在不同介质表面会产生反射的现象，利用超声波换能器（探头）发射超声波，测出发射波和反射波之间的时间差来进行测量水深。 声波在水中的传播速度为V，换能器（探头）发出超声波，声波经探头发射到水底，并由水底反射回到探头被接收，测得声波信号往返行程所经历的时间为t，则：Z = Vt/2；同时根据探头上固定杆的刻度可获知水面与探头之间的距离，即吃水深度，两者之和即为水深。
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! f- E5 w4 I; d3 U/ x6 `7 E/ t三、无验潮水下地形测量基本原理3 c) `! d. @( j
水下地形测量的主要任务是确定水下某一点的泥面标高，即下图A点的平面坐标(X, Y,Z) 普通的DGPS测量的高程值h0精度比较差，满足不了要求，为了解决水下地形测量，在精度要求不高的地方需要人工的方法检验潮位，这就是常规的验潮方法。1 d& H5 [! [2 Q% L8 e
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) R/ Z5 \: n2 @$ r说明：5 a+ z" m/ c9 P! M: U
h为GPS天线到水面的距离（即天线高）。
: l. r) O1 _! n$ y3 X0 @6 \$ Ka为吃水。
% _3 I& o! n6 Tb为换能器杆子的长度（常数）。
- ~8 Y- m. W& f1 q3 x( F6 ds为换能器底部到水底的深度。
* S3 N# L$ o' o9 X9 K+ kH为水深。4 [1 ]8 k# c# c o: [
h0直接由RTK实时测得。
& I3 b/ U2 U% B; |- H另外：Z=h0-h-H=水位-H 其中h0-h即为常说的水位。 U$ S+ k: P4 g! z% W+ s" r Q, e
如上图所示可知Z=h0-b-s 其中水底高程Z只和h0及S相关，与潮位无关，从而达到无验潮效果。
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四、水下地形测量要求及设备& R& o7 X* V9 l6 _8 Z7 _
水下地形测量的工作主要由RTK接收机、 数字化测深仪 、内置导航软件等组成。为满足码头施工的需要，根据项目设计要求，需对该水域进行1:500水下地形图测量。
\7 n7 j) I1 _9 z作业采用的仪器设备软件有：
1 d* m9 N' I- g8 O* z" T) r华测X91GNSS(1+1)
. g- T# U5 ?* e1 G/ h华测D330单频测深仪 8 m9 \+ Y4 |6 S$ Y7 p G) r' ?
华测Hydronav导航软件
2 r# M1 g0 ?4 K7 h4 BAUTOCAD辅助成图系统 & q* l5 ?+ g9 T6 n K- k5 Z$ o
& v$ x% j0 x' `* d; \: w/ L3 s五、水下地形测量的具体实施5 s: t1 }' Q$ A2 R. u9 L7 y
水下地形测量分三部分：前期的准备工作，外业数据采集，内业处理及成图输出。
: ]- S8 n, m- n% T7 r& ~3 u; K1、前期的准备工作。
, w9 n! }* h2 R; t2 r9 ^a. 控制点数据的收集，施工区域位置的确定，施工区域计划线的绘制。
. I! n2 W% p8 G4 qb. 测深仪换能器的绑扎，换能器一般绑在距离船尾1/3为宜，吃水深度以超过0.5米为佳。
+ G$ E7 l; D0 r9 J9 yc. 任务的建立，设置坐标系、 投影、 转换参数。 1 w% Q6 x9 G0 x% c+ W
d. 施工区域计划线的绘制。 9 x& @6 h! ^* n8 M
! F; H+ Y5 r# K# b) U, T" ?8 E: H如下图按1:500的要求，将施工区域按5米间隔将整个区域分布好。, w' g! v. A) k
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6 p$ x' U- \) G9 K4 @5 j5 O( v# B2、外业的数据采集$ D/ T# F. [) t+ q8 W- l1 X/ Z
a.RTK作业：将GPS基准站架设在固定的位置，启动基准站，用移动站采集控制点坐标，进行点校正，再找另外一个控制点进行比对，检测结果符合要求后，方可进行数据采集工作。
% P+ i6 H- H* n+ Y% y) pb.测深仪水深的比对：在进行水深记录之前，需进行水深的比对工作，调节测深仪的声速，确保测量深度在误差范围内（一般在静水条件下，用比对板在不同的深度进行比测，也可用测深锤比对，通过调节声速，达到要求）。
" }) [, H8 p, f. {( Q3 W7 ?c.RTK和测深仪的联机调试：
( d- E8 J* H9 m Z; R. i( d（1）将RTK接收机通过数据线连接上D330测深仪,设置好GPS和测深仪的数据格式，通过串口调试助手将信号连接通。
' l. k: Y$ n1 J（2）坐标的检测：将RTK点校正的参数输入到导航软件中，检测软件显示坐标和手簿显示的坐标是否一致（注意：设置好天线高后导航软件显示的高程即为水位），检测合格后方可进行数据采集。6 A6 U- V1 M M2 O
d.数据的采集和保存
+ u. H) D9 B- [- d! d9 j7 m（1）打开测深软件，将水深测量图像实时保存下来。
7 r2 @9 m; {0 _9 i+ [( U（2）打开导航软件，按设计好的计划线，按2米一个点进行数据采集，采集结束后保存。
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1 a/ Z& A2 ]5 f. l T: C3、内业处理及成图输出, X7 Z2 D. y- [; Z
a.内业处理：将记录好的原始数据，通过数据取样，去掉有粗差的水深点，通过后处理软件生成坐标数据文件,数据格式为（点号，X,Y,Z）。
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b.成图输出：将通过内业处理好的坐标文件通过绘图软件，直接可以显示位置信息，生成等高线，断面图，三维立体效果图，并可进行土方量的计算和统计。0 B$ B* c, ?, E P, I( o: z
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六、成果的检验: q+ y8 {8 V9 y* [3 _6 Q
同一地方不同方式比较：在距离码头1公里位置设立自动潮位仪，人工验潮的方式，对同一段进行3次水深测量，无验潮方法测得的数据经过比对，水底高程差值基本小于0.1米。 同一地方交叉测量：在测量的时候先纵向测3条线，再横向测3条线，其中位置相交的地方进行水深比较，水深互差在0.1米之内。
$ B. s! v7 j. ~0 A, g; I# s/ W4 k七、无验潮水下地形测量的优点
! d8 T q* b/ W1、无须验潮数据，减少工作量。验潮法需要专人测量水位，建立验潮站或者花钱从水文部门获取水位数据。8 l9 p- ^- b' b2 A3 t. l; s
2、每个水位与GPS通过软件自动同步，极大提高精度，GPS数据更新速度达 10 Hz ，每个水深点都对应的水位值，无须内插或外推。
4 y0 P3 w+ Q$ Y1 }& p3、减少波浪等引起的误差。验潮法测量中由于波浪影响，换能器上下起伏使得测的水深有误差，在数据处理时无法消除，而无验潮法是通过GPS天线高程来推算水下高程的，天线与探头的相对位置固定，船舶的上下波动跟结果无关。
+ g2 \1 N) {/ |# n+ i4、数据处理方便、快捷。无验潮采集的数据全部集中在一个文件里面，无需输入潮位信息，即时能进行后处理，编辑水下地形图或断面图。
' S9 g3 V1 v& l# j0 B* ?7 k* [. r @9 y八、结束语
( P3 w; @( F% s) D6 d. j; I利用测深仪无验潮技术进行水深测量，使得水深测量这项工程变得简单、方便、快捷、轻松、，极大的提高了生产效率，结合华测的Hydronav导航软件，真正实现了全自动测量。值得在水深测量乃至其它水下地形测量中大力推广应用。
3 S! [+ \% l e: x* h 本文源自华测file:///C:UserschcAppDataLocalTemp%W@GJ$ACOF(TYDYECOKVDYB.png，转载请注明出处
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